Устройство и принцип работы установки

 

Установка ФПТ 1-3 предназначена для измерения коэффициента теплопроводности воздуха и конструктивно выполнена в виде устройства, состоящего из трех блоков (Рис.1):

1) приборного блока БП-3;

2) блока рабочего элемента РЭ-3;

3) стойки.

В блоке РЭ-3 вертикально установлена стеклянная трубка, вдоль оси которой натянута вольфрамовая нить (поз.4). Процесс теплопередачи осуществляется от нити, нагреваемой постоянным током, к стеклянной трубке. Последовательно с нитью соединен эталонный резистор сопротивлением 7,5 Ом. Температура резистора в процессе работы поддерживается постоянной и равной температуре трубки . Если обозначить падение напряжения на нити через , а на эталонном резисторе − , то тепловая мощность, выделяемая в нити при протекании тока, определяется по закону Джоуля - Ленца: , (3)

где − ток, текущий через нить и эталонный резистор. Величина напряжения определяется по цифровому прибору (поз.7), установленному в блоке РЭ -3. С помощью кнопочного переключателя, установленного в блоке БП-3, прибор можно поочередно подключать к нити и к эталонному резистору.

Температура трубки в процессе эксперимента поддерживается постоянной, для чего ее поверхность с помощью вентилятора обдувается потоком воздуха. Значение температуры трубки определяется по цифровому прибору (поз.6), установленному в блоке РЭ-3.

Для измерения температуры нити используется линейная зависимость сопротивления от температуры. При пропускании через нить тока малой величины (негреющий ток) температура нити практически не отличается от температуры трубки. При этом сопротивление нити

, (4)

где − сопротивление нити при 0 С.

 

 

Рис .1. Установка ФПК 1-3:1 – приборный блок БК-3;

2 блок рабочего элемента РЭ-3; стойка

 

При пропускании через нить тока рабочей величины нить нагревается до температуры . Сопротивление нити возрастает до величины

. (5)

Сопротивление эталонного резистора остается постоянным и равным , т.к. температура резистора поддерживается постоянной и равной температуре окружающего воздуха. Вычитая из (5) уравнение (4), получим:

. (6)

Так как через нить и через эталонный резистор протекает один ток, то можно записать, что при негреющем токе (7)

Откуда . Аналогично при рабочем токе ,

откуда .

Подставляя значения и в уравнение (6), получим:

. Отсюда разность температур

. (8)

Из уравнений (7) и (4) .

Подставляя значение в уравнение (8), окончательно получим:

. (9)